JAVA算法与数据结构——数组模拟队列（1）

队列介绍

1. 队列是一个有序列表，可以用数组或是链表来实现。
2. 遵循先入先出的原则。即：先存入队列的数据，要先取出。后存入的要后取出
3. 示意图：(使用数组模拟队列示意图)
   

数组模拟队列思路

1. 队列本身是有序列表，若使用数组的结构来存储队列的数据，则队列数组的声明如下图, 其中 maxSize 是该队 列的最大容量
2. 因为队列的输出、输入是分别从前后端来处理，因此需要两个变量 front 及 rear 分别记录队列前后端的下标， front 会随着数据输出而改变，而 rear 则是随着数据输入而改变，如图所示
   
   当我们将数据存入队列时称为”addQueue”，addQueue 的处理需要有两个步骤：思路分析

1. 将尾指针往后移：rear+1 , 当 front == rear 【空】
2. 若尾指针 rear 小于队列的最大下标 maxSize-1，则将数据存入 rear 所指的数组元素中，否则无法存入数据。 rear == maxSize - 1[队列满]

//使用数组模拟队列-编写一个 ArrayQueue 类
class ArrayQueue { 
private int maxSize; // 表示数组的最大容量 
private int front; // 队列头 
private int rear; // 队列尾 
private int[] arr; // 该数据用于存放数据, 模拟队列 
// 创建队列的构造器 
public ArrayQueue(int arrMaxSize) {
maxSize = arrMaxSize; 
arr = new int[maxSize]; 
front = -1; 
// 指向队列头部，分析出 front 是指向队列头的前一个位置. 
rear = -1; // 指向队列尾，指向队列尾的数据(即就是队列最后一个数据) 
}

// 判断队列是否满 
public boolean isFull() { 
return rear == maxSize - 1;
}

// 判断队列是否为空 
public boolean isEmpty() { 
return rear == front; 
}

// 添加数据到队列
 public void addQueue(int n) {
  // 判断队列是否满
   if (isFull()) { 
   System.out.println("队列满，不能加入数据~"); 
   return; 
   }
   rear++; // 让 rear 后移
   arr[rear] = n; 
   }

// 获取队列的数据, 出队列 
public int getQueue() { 
// 判断队列是否空 
if (isEmpty()) { 
// 通过抛出异常 
throw new RuntimeException("队列空，不能取数据"); 
}
front++; // front 后移
return arr[front]; 
}

// 显示队列的所有数据 
public void showQueue() { 
// 遍历 
if (isEmpty()) { 
System.out.println("队列空的，没有数据~~");
 return; 
 }
 for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
  System.out.printf("arr[%d]=%d\n", i, arr[i]); 
 } 
 }

// 显示队列的头数据， 注意不是取出数据 
public int headQueue() { 
// 判断 
if (isEmpty()) { 
throw new RuntimeException("队列空的，没有数据~~"); 
}
return arr[front + 1]; 
}
}

至此，我们完成了一个简易的数组模拟队列，但是同时也存在很多问题

问题分析并优化

1. 目前数组使用一次就不能用， 没有达到复用的效果
2. 将这个数组使用算法，改进成一个环形的队列